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9 Q . d' - 'd d d I d . b' \FigUra 5-22 Problema 15. . ualS as Imensoes e as Un! a es 0 a constante na expres- . siio da for\;a retardadora bv" (a) se n = 1e (b) se n = 2? '\ 16. Urn bloco de 3 kg esta sobre uma mesa horizontal. A ele e .' do urn outro bloco, de 2 kg, mediante urn cordelleve, conforme a Figura 5·23. (a) Qual 0 coeficiente de atrito estatico minimo c ~::c;.- sibilita permanecerem os blocos em repouso? (b) Se 0 coeficie .le' = -' -'- estatico for menor que 0 encontrado na parte (a) e se 0 coefic-ell:.e .~ -.:- to cinetico entre 0 corpo e a mesa for 0,3, achar 0 tempo nec~ -'0:-- que 0 corpo de 2 kg caia 2 m, ate 0 piso, partindo 0 sistema .0~ 1. Uma caixa, de 600 N, e empurrada sobre urn piso horizontal, a velo- cidade con stante, pOI'uma for\;a de 250 N paralela ao piso. Qual 0 coe- ficiente de atrito cinetico entre a caixa e 0 piso? 2. a coeficiente de atrito estatico entre os pneus de urn carro e 0 pavi- mento de uma estrada horizontal e fL, = 0,6. Se a for\;a resultante sobre o carro for a for\;a do atrito estatico exercida pelo pavimento da estrada, (a) qual a acelera\;iio maxima do carro? (b) Qual a distancia minima de frenagem do carro, quando este estiver rodando a velocidade de 30 m/s? 3. A for\;a que acelera urn carro sobre uma estrada horizontal e a for~a de atrito exercida pel a estrada sobre os pneus do carro. (a) Explique pOl'que a acelera\;iio pode ser maior quando as rodas niio escorregam. (b) Se urn carro acelerar de 0 ate 90 km/h, em 12 s, com aceleraqiio constante, qual 0 coeficiente de atrito mfnimo necessario entre a estrada e os pneus? 4. Uma cadeira desliza sobre urn piso encerado, com velocidade inicial de 3 mis, e fica em repouso depois de deslizar 2 m. Qual 0 coeficiente de atrito cinetico entre 0 piso e a cadeira? 5. Uma caixa de 800 Nesta sobre umasuperffcie plana inclinada de 30' em rela\;iio ao horizonte. Urn estudante acredita que pode impedir 0 escorregamento da caixa se a empurrar com uma for~a de pelo menos 200 N paralela a superffcie. (a) Qual 0 coeficiente de atrito estatico en- tre a caixa e a superffcie? (b) Qual a maior for~a que pode ser aplicada a caixa, paralela ao plano inclinado, e que niio provoca 0 escorregamento da caixa plano acima? 6. Urn bloco de 5 kg e manti do em repouso, contra uma parede verti- cal, pOI'uma for\;a horizontal de 100 N. (al Qual a for~a de atrito da parede sobre 0 bloco? (b) Qual a for\;a horizontal mfnima necessaria para impedir que 0 bloco caia, sendo fLs = 0,40 0 coeficiente de atrito entre a pare de e 0 bloco? 7. Num dia de neve, com a temperatura nas vizinhan\;as do ponto de gelo, 0 coeficiente de atrito estatico entre os pneus e uma estrada gelada e 0,08. Qual a inclina~ao maxima da estrada que urn carro, com tra\;iio nas quatro rodas, pode superar, com acelera\;iio nul a? 8. Quer-se deslocar urn caixote de 50 kg que esta sobre urn piso hOli- zontal e plano. a coeficiente de atrito estatico entre 0 caixote e 0 piso e 0,6. Urn metoda sugerido para 0 deslocamento e 0 de empurrar 0 caixo- te pOI'uma for\;a fazendo 0 angulo e com a horizontal. autro metoda e ode puxar 0 caixote pOI'uma for\;a'com urn angulo e com a horizontal. (a) Explicar a razao de urn metoda ser melhor que 0 outro. (b) Calcular a for\;a necessaria para movimentar 0 caixote mediante cada metodo, com e = 30'; comparar os resultados com os de e = 0'. 10. ma pequena partfcula de polui\;iio cai no ar quiescente com a ve- locidade terminal de 0,3 mm/s. A partfcula tern a massa de lO-IOge a for. a retardadora tern a form;! b v. Qual 0 valor de b? 11. Cma bola de pingue-pongue tern a mass a de 2,3 g e uma velocidade te=:.ir.al de9 mls. A for\;a retardadora tern a forma bll. Qual 0 valor de b? 12. Uma para-quedista, de massa 60 kg, pode alentecer c: _~: cidade constante de 90 km/h mediante 0 ajustamentoda res (a) Qual e 0 modulo da for~a de arraste para cima, sobre a : . (b) Se a for\;a de arraste for igual bll, qual 0 valor de b? 13. Newton mostrou que a resistencia do arna queda de urn . se~iio reta circular deve ser aproximadamente fYIT r'1J 2 /2 0 de p=':, m 3 e a densidade do ar. Achar a velocidade terminal de urn pm de 56 kg, admitindo que a area da sua se\;iio reta sejaequiv urn disco com 0 raio 0,30 m. 14. A miio de uma pessoa empurra dois corpos,sobreuma S' horizontal sem atrito, conforme mostra a Figura 5·21. As m :52£. corpos siio 2 kg e 1 kg. A miio exerce uma forqa de 5 N sobre 0 .,-_::" 2 kg. (a) Qual a acelera\;iio do sistema? (b) Qual a aceleraqao do de 1 kg? Qual a for\;a exercida sobre ele? Qual a origem desta fo .~ Mostrar todas as for\;as que atuam sobre 0 corpo de 2 kg. Qual : resultante que atua sobre este corpo? 15. Dois corpos estiio ligados pOI' urn cordel sem massa, conforme =- tra a Figura 5-22. a plano inclinado, e 0 pino pOI' onde passa 0 CO, =' niio tern atrito. Achar a acelera\;iio dos dois corpos e a tensiio noc ;C=:: quando (a) () = 30' em l = m 2 = 5 kg e (b) e, m l e m 2 tiverem \-2!".": quaisquer.

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9 Q. d' - 'd d d S·Id . b' \FigUra 5-22 Problema 15.. ualS as Imensoes e as Un! a es 0 a constante na expres- .siio da for\;a retardadora bv" (a) se n = 1 e (b) se n = 2? '\

16. Urn bloco de 3 kg esta sobre uma mesa horizontal. A ele e .'do urn outro bloco, de 2 kg, mediante urn cordelleve, conformea Figura 5·23. (a) Qual 0 coeficiente de atrito estatico minimo c ~::c;.-sibilita permanecerem os blocos em repouso? (b) Se 0 coeficie .le' = -' -'-estatico for menor que 0 encontrado na parte (a) e se 0 coefic-ell:.e .~-.:-to cinetico entre 0 corpo e a mesa for 0,3, achar 0 tempo nec~ -'0:--que 0 corpo de 2 kg caia 2 m, ate 0 piso, partindo 0 sistema .0 ~

1. Uma caixa, de 600 N, e empurrada sobre urn piso horizontal, a velo-cidade con stante, pOI'uma for\;a de 250 N paralela ao piso. Qual 0 coe-ficiente de atrito cinetico entre a caixa e 0 piso?

2. a coeficiente de atrito estatico entre os pneus de urn carro e 0 pavi-mento de uma estrada horizontal e fL, = 0,6. Se a for\;a resultante sobreo carro for a for\;a do atrito estatico exercida pelo pavimento da estrada,(a) qual a acelera\;iio maxima do carro? (b) Qual a distancia minima defrenagem do carro, quando este estiver rodando a velocidade de 30 m/s?

3. A for\;a que acelera urn carro sobre uma estrada horizontal e a for~a deatrito exercida pela estrada sobre os pneus do carro. (a) Explique pOl'quea acelera\;iio pode ser maior quando as rodas niio escorregam. (b) Se urncarro acelerar de 0 ate 90 km/h, em 12 s, com aceleraqiio constante, qual 0coeficiente de atrito mfnimo necessario entre a estrada e os pneus?

4. Uma cadeira desliza sobre urn piso encerado, com velocidade inicialde 3 mis, e fica em repouso depois de deslizar 2 m. Qual 0 coeficientede atrito cinetico entre 0 piso e a cadeira?

5. Uma caixa de 800 Nesta sobre uma superffcie plana inclinada de30' em rela\;iio ao horizonte. Urn estudante acredita que pode impedir 0escorregamento da caixa se a empurrar com uma for~a de pelo menos200 N paralela a superffcie. (a) Qual 0 coeficiente de atrito estatico en-tre a caixa e a superffcie? (b) Qual a maior for~a que pode ser aplicadaa caixa, paralela ao plano inclinado, e que niio provoca 0 escorregamentoda caixa plano acima?

6. Urn bloco de 5 kg e manti do em repouso, contra uma parede verti-cal, pOI'uma for\;a horizontal de 100 N. (al Qual a for~a de atrito daparede sobre 0 bloco? (b) Qual a for\;a horizontal mfnima necessariapara impedir que 0 bloco caia, sendo fLs = 0,40 0 coeficiente de atritoentre a pare de e 0 bloco?

7. Num dia de neve, com a temperatura nas vizinhan\;as do ponto degelo, 0 coeficiente de atrito estatico entre os pneus e uma estrada geladae 0,08. Qual a inclina~ao maxima da estrada que urn carro, com tra\;iionas quatro rodas, pode superar, com acelera\;iio nul a?

8. Quer-se deslocar urn caixote de 50 kg que esta sobre urn piso hOli-zontal e plano. a coeficiente de atrito estatico entre 0 caixote e 0 piso e0,6. Urn metoda sugerido para 0 deslocamento e 0 de empurrar 0 caixo-te pOI'uma for\;a fazendo 0 angulo e com a horizontal. autro metoda eode puxar 0 caixote pOI'uma for\;a'com urn angulo e com a horizontal.(a) Explicar a razao de urn metoda ser melhor que 0 outro. (b) Calculara for\;a necessaria para movimentar 0 caixote mediante cada metodo,com e = 30'; comparar os resultados com os de e = 0'.

10. ma pequena partfcula de polui\;iio cai no ar quiescente com a ve-locidade terminal de 0,3 mm/s. A partfcula tern a massa de lO-IOge afor. a retardadora tern a form;! b v. Qual 0 valor de b?

11. Cma bola de pingue-pongue tern a massa de 2,3 g e uma velocidadete=:.ir.al de 9 mls. A for\;a retardadora tern a forma bll. Qual 0 valor de b?

12. Uma para-quedista, de massa 60 kg, pode alentecer c: _~:cidade constante de 90 km/h mediante 0 ajustamento da res(a) Qual e 0 modulo da for~a de arraste para cima, sobre a : .(b) Se a for\;a de arraste for igual bll, qual 0 valor de b?

13. Newton mostrou que a resistencia do ar na queda de urn .se~iio reta circular deve ser aproximadamente fYIT r'1J2/2 0 de p=':,m3 e a densidade do ar. Achar a velocidade terminal de urn pmde 56 kg, admitindo que a area da sua se\;iio reta seja equivurn disco com 0 raio 0,30 m.

14. A miio de uma pessoa empurra dois corpos, sobre uma S'horizontal sem atrito, conforme mostra a Figura 5·21. As m :52£.

corpos siio 2 kg e 1kg. A miio exerce uma forqa de 5 N sobre 0 .,-_::"2 kg. (a) Qual a acelera\;iio do sistema? (b) Qual a aceleraqao dode 1kg? Qual a for\;a exercida sobre ele? Qual a origem desta fo.• ~Mostrar todas as for\;as que atuam sobre 0 corpo de 2 kg. Qual :resultante que atua sobre este corpo?

15. Dois corpos estiio ligados pOI'urn cordel sem massa, conforme =-tra a Figura 5-22. a plano inclinado, e 0 pino pOI'onde passa 0 CO, ='niio tern atrito. Achar a acelera\;iio dos dois corpos e a tensiio no c ;C=::quando (a) () = 30' e ml = m2 = 5 kg e (b) e, ml e m2 tiverem \-2!".":

quaisquer.

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17. Urn corpo de massa m, esta preso a uma corda de comprimento L"que tern uma extremidade fixa, 0 corpo desloca-se num circulo hori-zontal,suportado por uma mesa sem atrito. Urn segundo corpo, de mas-sa~, esta ligado ao primeiro por uma corda de comprimento L2 e tam-Iim se desloea em urn circulo, conforme esta na Figura 5-24. Se 0 pe-dodo do movirnento for T, achar a tensao em cada corda.

~18. 0 aparelho que aparece esquematizado na Figura 5-25 e a mdquina- :-'de Atwood, usada para medir a acelera~ao da gravidade g, mediante a-~medi~ao da acelera~ao dos corpos. Com a hipotese de 0 cordel nao ter. ~'massa, e de a roldana nao ter nem attito nem massa, mostrar que 0 moduloda acelera~ao de qualquer dos corpos, e a tensao no cordel, sac dados por

a = m, - m2 g'e T = 2m,m2gm, +m2 ml +m2

Nos problemas 19 ate 23, as situa~6es descritas ocorrem num vagao deestrada de ferro que tern a velocidade inicial v = °e uma acelera~ao a =

5 mls2 i (Figura 5-26). Resolva os exercicios no referencial do vagao.com a presen~a de pseudofor~as, e num referencial inercial, usandosomente for~as reais.

Figura 5-26 Vagao, inicialmente em repouso, com acelera~ao cons-tante a = 5 mls2 i para a direita - Problemas 19 ate 23.

19. Urn corpo de 2 kg escorrega no piso, sem atrito, do vagao, com umavelocidade inicial de 10 mls i em rela~ao ao vagao. (a) Descrever 0

movimento do corpo. (b) Quando 0 corpo atinge a sua posi~ao original,em rela~ao ao vagao?

20. Urn corpo de 2 kg escorrega no piso, sem atrito, do vagao, com umavelocidadetransversal inicial de 10 mls k em rela~ao ao vagao. Descre-va 0 movimento.

21. Urn corpo de 2 kg escorrega no piso do vagao, que agora tern atrito,com urn coeficiente de atrito cinetico 0,3. A velocidade inicial do corpoe 10 mls i em rela~ao ao vagao. Descrever 0 movimento do corpo, ad-mitindo que 0 coeficiente de atrito estatico seja 0,6.

22. Urn corpo de 2 kg esta pendurado no teto do vagao por meio de urncordel sem massa e inextenslvel. (a) Qual 0 iingulo do cordel com a ver-tical? (b) Indicar todas as for~as que atuam sobre 0 corpo em cada refe-rencial.

23. Urn corpo de 6 kg esta pendurado no teto do vagao por meio de umamola sem massa e consrante igual a 1000 N(m.Qual 0esticamento da molary

24. Urn corpo cai sob a influencia da gravidade e de uma for~a de arrasteFd = -bv. (a)Mostrarque a acelera~ao do corpo pode ser escrita como

onde v, = mg/b e a velocidade terminal. (b) Resolver numericamente 0problema para ter urn grafico de v contra r e outro de x contra r, comvl= 60 mls.

___ 25. Urn automovel de 800 kg roda por urn decli\'e muito comprido, com6· de inclina~ao. A for~a de arras e. neste movimento, tern a forma Fd =100 N + (1,2 N ·S2/m2)U'. Qual a velocidade terminal do automovel nestadescida?

26. Urn bloco de kg. e outro de 10 kg. ligados por uma corda que passasobre uma potia sem atrito. escorregam em pIanos inclinados conformeesta na Figura 5-27. (0) Achar a acelera~ao dos blocos e a tensao na corda.(b) Os dois blocos sac substituidos por dois outros, de massa m, e demassa m2, de modo que nao haja acelera~ao. Achar a informa~ao possi-vel sobre as massas destes dois blocos.

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27. 0 coeficiente de atrito estatico entre 0 piso do estrado de urncaminhao e urn caixote que esta sobre ele e 0,30. 0 caminhao esta a 80km/h. Qual a distancia minima de frenagem do caminhao estacionario,sem que ocorra 0 escorregamento do caixote sobre 0 piso?

28. Dois caixotes de 100 kg saD arrastados sobre uma superffcie sematrito, com a acelera<;ao constante de Imis', conforme esta na Figura5-28. Cada corda tern a massa de I kg. Achar a fors:a F e a tensao nascordas nos pontos A, B e C.

29. Uma das extremidades de uma corda pesada, com 5 me massa de4 kg, esta presa ao fundo de urn bloco de 6 kg que esta sobre uma mesahorizontal sem atrito. Na outra extremidade da corda esta aplicada umafors:a constante de 100 N. (a) Qual a aceleras:ao do sistema? (b) Dar atensao na corda em funs:ao da posis:ao ao longo dela.

30. Urn bloco esta sobre urn plano inclinado cuja inclinas:ao pode seralterada. 0 angulo e gradualmente aumentado, a partir de 0'. Em 30', 0bloco principia a escorregar plano abaixo. No escorregamento, percor-re 3 m em 2 s. Calcular os coeficientes de atrito ewitico e cinetico entreo bloco e 0 plano inclinado.

31. Uma balans:a de plataforma, calibrada em newtons, est::\num cami-nhao que corre a velocidade constante de 14m/s. Sobre a plataforma dabalans:a, coloca-se uma caixa que pesa 500 N. Achar a leitura da balan-s:a se (a) 0 caminhiio passa pela lombada de uma colina, cujo raio decurvatura e 100 m e (b) 0 caminhao passa pelo fundo de uma baixadaque tern 0 raio de curvatura de 80 m.

32. Urn disco de 100 g esta sobre uma mesa girat6ria horizontal. A mesacompleta uma revolus:ao em cada segundo. 0 disco est::\localizado a 10cm do eixo de rotas:ao da mesa girat6ria. (a) Qual a fors:a de atrito queatua sobre 0 disco? (b) 0 disco escorrega para fora da mesa se for Ioca-lizado num raio maior que 16cm, medido a partir do eixo de rotas:ao.Qual 0 coeficiente de atrito estatico?

33. No grande tambor girante de urn parque de diversoes, as crians:asficam de pe, apoiadas na parede do cilindro. Quando 0 piso se abaixa,as crians:as ficam em posis:ao gras:as ao atrito das paredes. Sendo de 4 mo raio do tambor, achar 0 numero de revolus:oes por minuto que saDnecessanas para que a brincadeira opere seguramente, sabendo que 0coeficiente de atrito entre uma crians:a e a parede do cilindro e 0,4.

34. \loslfar, mediante urn diagrama de fors:a, como pode uma motoci-!ela mover-se em circulo no interior das paredes verticais de urn cilin-dro oeo. Admitir parame~ros razoaveis (coeficiente de atrito, raio do

cilindro, massa da motocicleta, e 0 que mais for preciso) e calvelocidade minima que a moto deve tel.

35. Na Figura 5-29,0 coeficiente de atrito entre a caixa A e 0 c~.rinho e 0,6. A caixa tern a massa de 2kg. (a) Achar a acelera'minima a do carrinho e da caixa para que esta nao caia. (b) Qualm6dulo da fors:a de atrito, neste caso? (c) Se a aceleras:ao for rnaiOtque este minimo, a fors:a de atrito sera maior que na parte (b)? E~.plique. (d) Mostrar, com uma caixa comqualquer massa, que nall"havera queda da caixa se a aceleras:ao for a :;;:g/ fL" onde /L. ecoeficiente de atrito estatico. ~ \~ Q Y{Iv·, V t-....""Ii' -r JJ..II ~ "'8r" Y>'\ "'- /{ -O-{O, ~ m~ ~ It ~ fJ!(

36. (a) Urn para-quedas cria resistencia do ar suficiente para suster urnpara-quedista de 80 kg, numa queda a 6,0 mis, pouco depois de 0 para-quedas ter sido aberto. Com a hip6tese de a fors:a da resistencia do a;serdada porf= bu" calcular b, com os dados mencionados. (b) Urn para-quedista cai em queda livre ate que a sua velocidade seja 60 mis, antesde abrir 0 para-quedas. Calcular a fors:a inicial para cima, exercida pelopara-quedas, sobre 0 para-quedista caindo a 60 mis, imaginando que 0para-quedas se abra instantaneamente. Explicar por que e importan-te que 0 para-quedas leve alguns segundos antes de se abrir totalmen-te.

37. Uma caixa de massa m esta sobre uma mesa horizontal. A caixa epuxada por uma fors:a F, no angulo e, con forme esta na Figura 5-30. 0coeficiente de atrito estritito e 0,6. 0 valor minimo da fors:a necessariapara deslocar a caixa depende do angulo e. (a) Discutir qualitativamen-te a dependencia entre esta forp e 0 angulo e. (b) Calcular a fors:acomos angulos e = 0, 10,20,30,40,50 e 60', e -fazer 0 grafico de F contrae, com mg = 400 N. Pelo gnifico, em que angulo a eficiencia para des-locar a caixa e maior?

38. (a) Estimar a aceleras:ao maxima de urn carro quando 40% do seupeso estiverem aplicados nas rod as acionadas pelo motor e 0 coeficien-te de atrito estatico for 0,7. (b) Qual e 0 intervalo de tempo mais curtOpossivel no qual 0 carro pode atingir a velocidade de 100 km/h? Admi-tir que a potencia do motor nao tenha limites.

39. Uma estrada, no campos de uma universidade, tern uma curva fe-chada, horizontal, com 0 raio de 30 m, na qual 0 limite de velocidatlee 30 km/h. Nesta curva ocorre serio acidente. Ao investigar este aci-dente, urn professor de ffsica descobre que a curva tinha 0 pavimenlOrecoberto por areia, cujas partfculas agiam como pequeninas esferasde rolamento, e reduziam 0 coeficiente de atrito estatico, entre urn pneu-matico medio e 0 pavimento, de 0,7 para 0,2. (a) Em condis:6es nor-mais (sem areia), qual a velocidade maxima em que poderia ser feita acurva, com segurans:a? (b) Estando a pista coberta de areia, qualvelocidade maxima em que poderia ser feita a curva,com seguran-s:a?

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. ~mos que 0 bloco de massa m" Figura 5-31, tenha massa va-.; pode ser ajustada ate que 0 outro bloco, de massa m" esteja a• principiar a eseorregar sobre a mesa. (a) Se a massa crftiea m,

5kg e a mass a m, for7 kg, qual 0 co~fieiente de. atrito estatie~ entreeo bloco? (b) Com urn pequemno empurrao em m!' 0 sIstema

adquire uma aeelerat;ao de 1 mis'. Qual 0 coeficiente de atrito ci-eotre a mesa e 0 bloco?

~ 5-31 Problema 40.

tl. Urn corpo de massa de 100 kg e empurrado sobre uma superffcie$em atrito, par uma fort;a F, de modo que a sua acelerat;ao seja 6 mis'(Ver} Figura 5-32). Urn corpo de massa 20 kg esc~rrega na fa;:e supe-rior do corpo de massa 100 kg, e tern uma acelerat;ao de 4 mis-. (Desta(aUn<\. este segundo corpo escorrega para tras em relat;ao ao corpo deflX)'kg). (a) Qual a fort;a de atrito exercida pelo corpo de 100 kg sobre 0de 20 kg? (b) QUill a fort;a resultante que atua sobre 0 corpo de 100 kg?Qual a fort;aF? (e) Depois de 0 corpo de massa 20 kg cairda face superiordo corpo de mass a 100 kg, qual sera a acelerat;ao deste segundo corpo?

a, =; 6 mis'

F

42. Urn bloco de 60 kg escorrega sobre a face superior de urn outro blo-co, de 100 kg, com uma acelerat;ao de 3 mis', quando esta sob a at;ao de

• uma fort;a horizontal F, de 320 N, aplicada eonforme mostra a Figura5-33. 0 corpo de 100 kg esta apoiado numa superficie horizontal sematrito, mas ha atrito entre os dois blocos. (a) Achar 0 eoefieiente de atri-to cinetico entre os blocos. (b) Achar a aeelerat;ao do bloco de 100 kgdurante 0 tempo em que 0 bloco de 60 kg esta em contato com ooutro.

4:3. Dois corpos de massas m, e m, estao sobre uma mesa horizontalsem alrito, conforrne mostra a Figura 5-34. Uma fort;a Festa aplicadaronforrne a figura.(a) Se m, = 2 kg, m, = 4 kg e F = 3 N, achar a acele-~o dos corpos e a forqa de contato F, exereida por urn corpo sobre 0

OIJtro. (b) Achar a (orqa de contato para val ores gerais das massas doscorpos e mostrar que se In, = nm" F, = nF/(n + I).

44. Dois alpinistas, ligados por uma carda de seguranqa de 30 m, aca-baram por ficar na diffcil situaqao da Figura 5-35, na tentativa de esca-lar uma rampa gelada (sem atrito). No instante t =; 0, a velocidade decad a urn e nula, mas 0 alpinista !ider da equipe, Paulo (massa 52 kg),deu urn passo em falso e 0 seu companheiro, Jose (massa 74 kg), per-deu a picareta. (a) Achar a tensao na corda durante a queda de Paulo e asua veloeidade ao chegar ao solo. (b) Se Paulo soltar a corda depois daqueda no solo, calcular a velocidade de Jose ao ehegar ao pe da rampa.Admitir que 0 comprimento da corda seja sempre 30 m.

-.-5m

T20m

145. Urn bloco de 4 kg esta sobre urn plano inclinado de 30°, amarradoa urn segundo bloco, de massa m, por uma corda que passa par urn pi noliso, eonforrne a Figura 5-36.0 coeficiente de atrito estatico entre 0 blocoeo plano inclinado e 0,4. (a) Achar 0 intervalo de valores possiveis dem para os quais 0 sistema perrnanece em equilfbrio estatico. (b) Se m =;

Ikg, 0 sistema estani em equilibrio estatico; qual e a forqa de atrito sobreo bloco de 4 kg, neste caso?

46. Urn carro entra numa rampa de lY, na velocidade de 30 m/s. 0 coe-ficiente de atrito estatico entre os pneus e 0 pavimento da rampa e 0,7. (a)Qual a distancia minima que 0 carro leva para parar? (b) Qual a distaneiaminima que 0 earro levaria para parar se estivesse deseendo a rampa?

47. Urn bloco de 2 kg esta sobre urn outro de 4 kg que por sua vez estasobre uma mesa sem atrito (Figura 5-37). Os eoefieientes de atrito entreos blocos saD fJ.., = 0,3 e IJ.k = 0,2. (a) Qual a forqa maxima F que po deser aplicada para que 0 bloeo de 2 kg nao escorregue sobre 0 de 4 kg?(b) Se F tiver a metade deste valor, achar a aeeleraqao de eada bloco ea'forqa de atrito que atua sobre eada bloeo. (e) Se F tiver 0 dobro do valorealculaeto I!m (a), achar a aceleraqao de cada bloco.

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48. Na Figura 5-38, a massa nl, = 10 kg escorrega sobre uma mesa sematrito. Os coeficientes de atrito estatico e cinetico entre m, e m, = 5 kgsao J1.; = 0,6 e J1.k = 0,4. (a) Qual a acelera~ao maxima de m, ? (b) Qual 0

valor maximo de m, se m, se desloca em conjunto com m" sem desli-zar'l (c) Se nl3 = 30 kg, dar aacelera~ao de cada corpo e a tensao no cordelde Iiga~ao.

49. Uma caixa de massam esta sobre uma mesa horizontal. 0 coeficien-te de atrito estatico e J1.,. Uma for~a Festa aplicada a urn angulo e, con-forme mostra a Figura 5-30. (a) Achar a for~a Fnecessaria para deslo-car a caixa, em fun~ao do angulo e. (b) No angulo e em que esta for~ae minima, 0 coeficiente angular da curva de F contra e, dFld e e nulo.Calcular dFld e e mostrar que esta derivada e nula no angulo e que obe-dece a rela~ao tan e= J.L,. Cotejareste resultado geral com 0 que foi obtidono Problema 37.

50. Com a maquina de Atwood, ilustrada na Figura 5-25 (Problema 18),a acelera~ao da gravidade g e determinada pela medi~ao do tempo t queo corpo de maior massa m, leva para cair a distiincia L. (a) Achar a ex-pressao de gem termos de fil" m" Let. (b) Mostrar que se houver urnpequeno erro na medi<;:aodo tempo dt, ocorrera urn erro na determina-<;:aode g, dado por dg na expressao dglg = -2 dtlt. Se m, for I kg, acharo valor de m, para que g possa ser medida com exatidao de±5%, comurn cronometro exato a 0, I s. Admitir que L = 3 me que 0 tinico erro demedida importante seja 0 da medida do tempo de queda.

51. Urn rapaz, numa bicicleta, percorre uma curva circular horizontalde raio 20 m. A bicicleta e 0 rapaz estao inclinados para dentro, numangulo de 15" em rela<;:aoa vertical. (a) Qual a velocidade do estudan-te? (b) Se a for~a de atrito for a metade do seu valor maximo, qual 0coeficiente de atrito estatico?

52. Urn corpo cai sob a influencia da gravidade e de uma for~a de ar-raste, como no Problema 24. (a) Mostrar que a acelera~ao do corpo podeescrever-se

dv ba=-=g--v

dt m

dv----=-dtg-(blm)v

_mg(1 -btlm)_ (I -gt/Vt)v-b -e - vt -e

(d) Plotar v contra t, com vt= 60 m1s e comparar 0 grafico com a solu-

<;aonumerica conseguida no Problema 24.

53. Consideremos uma conta de massa nl que tern liberdade de escor-re= num aro de arame, de raio r. A conta tern uma velocidade inicial, e ~:i0 coeficiente de atrito de escorregamento fLl.. A experiencia ocorre

numa nave espacial deslocando-se no espa.o. Aconta em fun<;:aodo tempo t.

54. No problema 53, (a) achar a acelera~ao ceo pe'Achar a acelera~ao tangencial da conta. (e) Qual e 0 moo<;:aoresultante?

55. Uma curva de raio 30 m e inclinada de modo a pel c-~carro a 40 km/h possa faze-la, mesmo que 0 pavimemo eSieja .-;regadio que 0 coeficiente de atrito estatico seja aproxirna -::e-....:.::Achar 0 intervalo de velocidade dentro do qual urn carro poee:- ~curva, sem qerrapar, se 0 coeficiente de atrito estatico entre 0:-<, .

to e os pneus for 0,3.

56. Pequenas partfculas esfericas, em movimento num fluido. so::=-for<;:ade arraste viscosa cujo valoredado pela lei de Stokes F~= 6 .--onde reo raio da partfcula, ve a sua velocidade e 7] a viscosida ~ca do fluido. (a) Estimar a velocidade terminal de uma parti ula .~~_rial poluente, de raio 10-5m e densidade 2000 kg/m'. Admitir que 0 "- -",-tranqUilo e que 7] seja 1,8 X 1O-5N·s/m'. (b) Estimar 0 tempo ,particula leva para cair da altura de 100 m de uma chamine.

57. .AFigura 5-39 mostra urn bloco de 20 kg que escorrega sobre u::;de 10 kg. Nenhuma superficie de contato tern atrito. Achar a ace!=:-.-de cada bloco e a tensao na corda que faz a tiga<;:aoehtre os doi .

58. Urn bloco de 20 kg, provido de uma polia, escorrega sobre=mesa sem atrito. Este bloco esla ligado, por urn cordel sem massa. a -outro bloco, de 5 kg, conforme a Figura 5-40. Achar a acelera<;:1iodebloco e a tensao no cordel.

59. -'UiTIaesta<;:aoespacial tern dois compartimentos, conforme mo,::.,"a Figura 5-4 I. A esta~ao gira a B volt as por minuto. (a) Urn corpo ~.massa m esta sobre 0 piso de urn dos compartimentos, a distancia r .centro de rota<;:ao,de acordo com a figura. Qual e a for<;:anormal exerc:-da pelo piso sobre 0 corpo? (b) 0 mesmo corpo cai do teto do compa:e·mento. Descrever 0 seu movimento em rela<;:aoao compartimento. _for~as (inclusive pseudofor<;:as)atuam sobre 0 corpo durante a queda?